基于循环平稳特性的MIMO-OFDM符号定时和载波频率联合盲同步算法

提出了一种基于接收信号循环平稳特性(CS)的多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统符号定时和载波频率联合盲同步算法。该算法通过初始信号检测与符号定时粗同步、符号定时精同步、载波频率粗同步、载波频率精同步四个步骤完成MIMO-OFDM系统符号定时和载波同步。理论分析表明算法适用于无导频符号或训练序列、任意数目收发天线、任意分布加性平稳噪声条件下的同步。仿真结果验证了算法精度可满足MIMO-OFDM系统的符号定时和载波同步要求,并在低信噪比下性能保持稳定。     

TDDM-BOC信号副载波类型识别及参数盲估计

针对低信噪比下二进制偏移载波时分数据调制(time division data modulation-binary offset carrier,TDDM-BOC)信号的副载波类型盲识别及参数盲估计问题,提出了一种改进的基于循环谱包络的方法。该方法首先建立副载波分别为正弦和余弦时的TDDM-BOC信号模型,然后推导其对应的循环谱包络,最后通过在循环频率域的一维搜索即可完成副载波的类型识别以及伪码速率和副载波速率的盲估计。仿真分析表明,对于TDDM-BOC(10,5)信号,该方法能在低信噪比下对副载波类型进行有效识别并且实现伪码速率、副载波速率的有效估计。     

一种适用于低信噪比的ML载波频偏估计方法

与传统的连续导频符号设置相比,等间隔导频符号设置的最大似然载波频偏估计具有更高的估计精度,但低信噪比门限也较高。在分析导频符号位置对频偏估计范围影响的基础上,提出了一种新的基于等间隔导频符号的最大似然载波频偏估计方法,推导了该方法的频偏估计范围和低信噪比门限,并对理论分析结果进行了计算机仿真验证。结果表明当载波频率偏移介于［-0.45, 0.45］rad时,该方法可以在不增加导频开销的前提下,将低信噪比条件下的载波频偏估计精度提高近17 dB。     

残留频偏下LDPC-MSK系统码辅助载波同步算法

针对低信噪比条件下低密度奇偶校验码〖CD*2〗最小频移键控系统载波同步实现困难的问题,提出了一种新的码辅助载波同步算法。该算法将译码软信息分别运用到基于代价函数的载波粗同步和基于最大似然迭代的载波细同步之中,将同步器、解调器与译码器联合迭代,从而实现较理想的载波同步。理论研究和仿真结果表明,在低信噪比条件下,该算法能够在大频偏、大相偏范围内实现有效的载波同步,并以较低系统复杂度的代价,获得近似理想的系统性能。     

基于卡尔曼滤波的锁频环改进算法

为了在树荫下、建筑物内等受遮挡的环境中实现对弱信号的跟踪,需要对传统的载波环路加以改进。提出一种基于卡尔曼滤波的锁频环(frequency lock loop, FLL)改进算法,在传统FLL的鉴频器与环路滤波器中间加入卡尔曼滤波模块,并在环路滤波器和卡尔曼滤波模块之间加入数据处理模块。在相同条件下,分别对传统FLL和改进后FLL进行仿真测试。实验表明,改进后的FLL不仅能跟上信噪比低至-30 dB的信号,且在跟踪精度上也比传统FLL提高很多。     

机动目标模型匹配卡尔曼滤波载波跟踪算法

针对传统卡尔曼滤波器用于高动态载波跟踪时性能不够理想的问题,提出一种基于机动目标模型匹配的卡尔曼滤波载波跟踪算法,能够在载波参数剧烈变化的条件下实现稳定的载波同步。所提算法较传统算法更加契合实际环境,具有实用价值高、应用范围广等优点。使用线性卡尔曼滤波器,无需矩阵求逆运算,计算复杂度低,便于工程实现。仿真结果表明,所提算法在跟踪具有剧烈动态特性的载体信号时能够显著提高跟踪精度,且跟踪门限信噪比能够降低约3 dB。     

采用导频符号的短波OFDM同步捕获算法

分析了现有OFDM信号检测和同步捕获方案在低信噪比条件下存在的不足。针对短波信道的特点，提出了一种利用m序列作为导频符号的信号检测和同步捕获方案。方案利用时频联合估计来得到可靠的信号检测，并从导频符号估计时间和频率偏移。理论分析和仿真表明，该方案在短波信道低信噪比条件下工作性能良好。     

基于导频符号的MIMO-OFDM系统多频偏估计算法

提出了一种基于导频符号的多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统多频偏估计算法.该算法设计了导频符号,并利用设计的导频符号在频域实现多频偏估计.理论分析证明了提出算法适用于低信噪比条件,并推导出了该多频偏估计算法理论上的估计精度.仿真结果验证了提出的算法在低信噪比无线多径信道条件下能够准确估计出各天线间的多个载波频偏.     

一种脉冲信号载波频率同步环及FPGA实现

针对脉冲信号载波频率的同步问题,提出一种快速高精度的数字锁频环路.该环路采用改进的相位差分频率估计算法进行快速载波频率粗估计,其信噪比阈值低于Kay法,在信噪比偏低时也能达到Cramer-Rao界.应用数字下变频技术和Kay算法实现载波频率的精确估计.设计实例的仿真结果表明了该环路的有效性,环路可在短时间内完成高精度的载波频率同步.     

非周期直扩信号PN码盲估计技术

在非协作信息侦测情况下,在扩频周期内,由于非周期性直接序列扩频（direct sequence spread spectrum, DSSS）信号的扩频序列具有不可重复性,再加上扩频信号的非同步性,使得扩频码的盲估计十分困难。在信息序列不相关,且已知扩频码周期、码速率和信息速率等参数的前提下,提出一种针对非周期性DSSS信号PN(pseudo-noise)序列的盲估计方法。该方法按照信息码元宽度进行分段,利用子空间跟踪算法估计各段PN序列,结合滑动窗口方法实现盲同步,并按照一定的顺序排列拼接实现PN序列盲估计。仿真结果表明,该方法运算量小,对存储空间要求低,在低信噪比条件下可快速准确恢复PN码序列。     

基于相关鉴频器的载波同步算法

通过对整周期扩频的DS/SS系统伪码分段匹配滤波器的相关峰值与载波多普勒频差之间关系的分析,提出了一种基于分段匹配滤波器的相关鉴频算法,其频率捕获范围为0.75倍数据速率,工作上限可达1倍数据速率.通过计算机仿真对比分析了相关鉴频和四相鉴频的无噪鉴频特性和鉴频输出信噪比,给出了一种相关鉴频器和四相鉴频器的组合载波同步方案.仿真结果显示,与传统的四相鉴频器载波同步方案比较,新方案可缩短大初始频偏下载波同步过程.     

非数据辅助的OFDM系统联合同步算法设计

研究了正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中非数据辅助的同步问题,通过对OFDM时域信号延时相关函数进行分析,设计了一种非数据辅助且具有较低复杂度的联合采样频率、载波频率及符号定时同步算法。算法根据延时相关函数以OFDM符号率为周期的周期特性,首先从延时相关函数的模中提取OFDM符号的周期标记,通过对收端和发端在相同时间内的采样点数之比进行采样频率偏差(sampling frequency offset, SFO)估计;然后通过对延时相关函数的模进行分段平均,从中提取去除循环前缀(cyclicprefix,CP)的开始时刻,从而进行符号定时同步和载波频率偏差(carrier frequency offset, CFO)估计。仿真结果表明,算法性能受累积时间长度和CP长度影响较大,而受OFDM基带调制方式影响较小;与其他同类文献相比,本文的联合同步算法具有较低复杂度和较好的性能。     

基于模数混合的高速激光信号同步算法

针对全数字环路在高速信号同步中的应用局限,提出了一种基于模数混合的同步算法。利用高速门电路和有源阻容(resistance capacitance, RC)积分电路完成高速模拟信号与再生信号的相关运算,经低速模数采样、插值计算、环路滤波处理,调整再生信号,形成模数混合的闭合环路,实现对传输时延的跟踪。仿真与分析结果表明,对于传输速率2.5 Gsps的宽带信号,Eb/N0高于-10 dB时,模数混合算法同步精度在80 ps以内,与全数字算法相当;同时,与全数字算法相比,此算法明显降低了采样率,大幅降低了数字信号处理运算复杂度,节约了时钟和处理资源,并降低了功耗,更适于高速传输系统。     

固定多波束扩频测控信号同步实现技术

针对固定多波束扩频测控信号同步和波束扫描问题,提出了一种快速同步及波束扫描实现方法。该方法通过时分复用结构的部分相关匹配滤波和延迟锁定环,可实现大频偏情况下的快速伪码同步,剥离伪码后的信号经去调制处理后,结合基于快速傅里叶变换的前向频率估计和判决反馈锁频锁相环,实现跟踪阵列波束载波同步及波束切换过程中跟踪阵列波束及切换阵列波束的同时跟踪。仿真结果表明,该实现方法能满足高动态多波束扩频测控信号快速同步、快速扫描和切换过程连续解调的要求。     

Joint frequency offset tracking and PAPR reduction algorithm in OFDM systems

This paper presents an algorithm that aims to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems while maintaining frequency tracking. The algorithm achieves PAPR reduction by applying the complex conjugates of the data symbol obtained from the frequency domain to cancel the phase of the data symbol. A likelihood estimator is used to obtain the sub-carrier phase error due to the residual carrier frequency offset (RCFO) using the same complex conjugates as a pilot signal. Furthermore, a joint time and frequency domain multicarrier phase locked loop (MPLL) is developed to compensate additional frequency offset. Simulation results show that this algorithm is capable of reducing PAPR without impacting the frequency tracking performance.     

基于RLS的联合同步和信道估计算法

针对采用跳频正交频分复用(frequency hopping orthogonal frequency division multiplexing, FH-OFDM)系统进行战时通信时存在的高误码率(bit error rate, BER)问题,对定时偏差(timing offset, TO)、载波频率偏差（carrier frequency offset, CFO）和采样率偏差(sampling frequency offset, SFO)进行综合考虑,提出一种导频辅助的联合同步和信道估计算法。在时域中分别对TO和子载波干扰项进行预先补偿。使用线性误差函数来配合递归最小二乘法对信道冲激响应、CFO和SFO进行估计。采用改进的极大似然算法对迭代参数的初始值进行估计,提高了估计的准确度。分析并给出FH OFDW系统频谱效率的权衡标准。仿真结果表明,该系统工作在1 000 hop/s时,该算法的估计均方差和BER均优于传统的算法。     

应用ARMA模型的辅助载波多普勒精确估计

在GPS和捷联式惯性导航系统（strapdown inertial navigation system, SINS）的超紧组合结构中,惯性测量单元（inertial measurement unit, IMU）和星历信息等估计得到的载波多普勒辅助值是影响跟踪环路性能的主要因素,因此提出一种应用自回归滑动平均（auto-regressive moving average, ARMA）模型对估计过程中存在的随机多普勒误差建模,精确估计载波多普勒方法。通过判定随机多普勒误差序列的平稳性,采用时间序列分析的方法建立数学模型;根据随机误差序列的自相关函数和偏相关函数特性,确定模型类型和阶数;利用Yule Walker方法估计模型参数,得到符合该随机序列的数学模型。仿真结果表明,该模型具有很好的适用性,能准确拟合随机多普勒误差,为超紧组合系统中的辅助环路提供精确的载波估计。     

基于非等量采样的伪码同步技术研究

针对数字通信系统中伪随机噪声(pseudo-random noise, PN)码同步技术的同步精度受限于采样间隔的问题,结合可变群时延的高精度同步思想,利用采样点位置偏移量的变化,推导出了非等量采样(non-commensurate sampling, NCS)下的PN码相关函数解析表达式,提出了基于精度因子的NCS率选取准则,通过精度因子可快速判断出NCS后PN码的同步精度下限。在此基础上,分析了码序列周期、接收机前端滤波器等附加因素对PN码同步精度的影响。对NCS率选取准则的研究,为优化数字通信系统设计提供了理论指导,达到以低硬件消耗实现高精度同步的目的。     

多频带OFDM超宽带系统同步及信道估计算法

针对标准多频带正交频分复用超宽带系统,基于前导训练序列研究其同步及信道估计算法。相关检测用取中点来减小粗定时误差范围。细定时利用系统零保护间隔的特点找相邻窗口最小能量比,对频偏不敏感且抗多径干扰。对定时位置进行修正,避免了信息数据的丢失及符号间串扰。采用基带数字域跳频解跳的机制,使载波频偏的影响归结为与单频带系统一致,简化了同步算法。仿真表明,在较恶劣的信道条件下,残余定时误差仍很小,并由信道估计及均衡有效的吸收,频率同步及系统差错性能良好。